import java.util.ArrayList;
import java.util.Collections;
import java.util.List;

public class LeetCode46 {

    public static void main(String[] args) {
        int[] nums = {1, 2, 3};

        System.out.println(permute(nums));
    }

    public static List<List<Integer>> permute(int[] nums) {
        List<List<Integer>> res = new ArrayList<>();

        List<Integer> output = new ArrayList<>();
        for (Integer num : nums) {
            output.add(num);
        }

        int n = nums.length;
        backtrace(res, output, n, 0);
        return res;
    }

    public static void backtrace(List<List<Integer>> res, List<Integer> output, int n, int start) {
        // 所有数都填完了
        if (start == n) {
            res.add(new ArrayList<>(output));
        }

        for (int i = start; i < n; i++) {
            // 动态维护数组
            Collections.swap(output, start, i);
            // 继续递归填下一个数
            backtrace(res, output, n, start + 1);
            // 撤销操作
            Collections.swap(output, i, start);
        }

    }

    public static List<List<Integer>> permute1(int[] nums) {
        int len = nums.length;
        // 使用一个动态数组保存所有可能的全排列
        List<List<Integer>> res = new ArrayList<>();
        if (len == 0) {
            return res;
        }

        boolean[] used = new boolean[len];
        List<Integer> path = new ArrayList<>();

        dfs(nums, len, 0, path, used, res);
        return res;
    }

    public static void dfs(int[] nums, int len, int depth, List<Integer> path, boolean[] used, List<List<Integer>> res) {
        if (depth == len) {
            res.add(new ArrayList<>(path));
            return;
        }

        // 在非叶子节点处，产生不同的分支，这一操作的语义是：在还未选择的数中依次选择一个元素作为下一个位置的元素，这显然得通过一个循环实现
        for (int i = 0; i < len; i++) {
            if (!used[i]) {
                path.add(nums[i]);
                used[i] = true;

                dfs(nums, len, depth + 1, path, used, res);
                // 注意：下面这两行代码发生「回溯」，回溯发生在从 深层节点 回到 浅层节点 的过程，代码在形式上和递归之前是对称的
                used[i] = false;
                path.remove(path.size() - 1);
            }
        }

    }

}
